PENGARUH PENAMBAHAN NIKEL (Ni)TERHADAP SIFAT KEKERASAN DAN STRUKTUR MIKROPADUAN ALUMINIUM - SILIKON MELALUI PROSES PENGECORAN

NAMA MAHASISWA : AHMAD SAIFULLAH

NRP : 2711100010

DOSEN PEMBIMBING : DR. ENG. HOSTA ARDHYANANTA, S.T., M.SC.

LATAR BELAKANG

Rumusan Masalah

Bagaimana pengaruh penambahankadar Nikel (Ni) terhadap kekerasanpaduan Aluminum-Silikon (Al-Si)?

Bagaimana pengaruh penambahankadar Nikel (Ni) terhadap strukturmikro paduan Aluminum-Silikon (Al-Si)?

BATASAN MASALAH

1. Temperatur peleburan homogen.

2. Pemaduan dianggap homogen.

3. Tidak ada reaksi antara cetakan dengan logam

TUJUAN PENELITIAN

1. Mengetahui pengaruh Nikel terhadap Sifat Kekerasan paduan Aluminium-Silikon

2. Mengetahui pengaruh Nikel terhadap struktur mikro paduan Aluminium-Silikon

Penilitian ini nanti akan menganalisa sifatkekerasan dan struktur mikro dari paduan Al-Si.Manfaat dari penelitian ini adalah agar dapatmenghasilkan paduan logam yang mempunyaisifat mekanik yang baik sehingga melalui dapatdigunakan sebagai pengganti besi cor padaaplikasi blok mesin.

•

MANFAAT PENILITIAN

TINJAUAN PUSTAKA

ALUMINIUM

Kemurnian

,%

Kekuatan Tarik

Yield, ±0,2%Kekuatan Tarik Pemanjanga

n dalam 50

mm, %Mpa ksi MPa ksi

99,99 10 1,4 45 6,5 50

99,8 20 2,9 60 8,7 45

Kemurnian Aluminum, %

Hardness, HB

99.8 19

(ASM Handbook Volume 2, 1990)

Temperatur lebur 660,4 oC

Temperatur didih : : 2494 oC

PADUAN ALUMINIUM•1xxx aluminum murni dengan komposisi yang terkontrol

•2xxx paduan dengan tembaga (Cu) sebagai unsur pemadu utama

•3xxx paduan dengan mangan (Mn) sebagai unsur pemadu utama

•4xxx paduan dengan silikon (Si) sebagai unsur pemadu utama

•5xxx paduan dengan magnesium (Mg) sebagai unsur pemadu utama

•6xxx paduan dengan magnesium (Mg) dan silikon (Si) sebagai unsur pemadu utama

•7xxx paduan dengan seng (Zn) sebagai unsur pemadu utama

Silikon Si Properties

Density 2,3291 g/cm3

Melting Point 1420 C

MolecularWeight

28.086

ThermalConductivity

1,63 W/(cm K); 1,4 W/(cmK)

ThermalExpansion

4,05 x 10-6 / K

Young’s Modulus 131 GPa

Shear Modulus 79,9 GPa

Bulk Modulus 102 GPa

Hardness 1150 (Mohs 7)

Pengaruh sebagaipaduan :1. Mampu cor yang

baik2. Meningkatkan

ketahanan korosi

ALUMINIUM-SILIKON

•KEKUATAN TARIK: 380 Mpa

•HARDNESS: 120 HB

Hypoeutektik

eutektikHypereutektik

Struktur mikro hypoeutektik

Struktur mikro hypereutektik

Struktur mikro Eutektik

Aluminium ANSI 4032

Aluminium-silikon

Aluminium

Nikel

Struktur kristal FCC

Density 8,902 g/cm3

Melting point 1453 oC

Thermalexpansion

13,3 µm/m K

Specific heat 0,471 kJ/kg K

ThermalConductivity

82,9 W/m

Electricalresistivity

68,44 nΩ m

Pengaruh Nikel SebagaiPaduan:1. Meningkatkan Ketahanan

Korosi2. Meningkatkan Kekerasan3. Meningkatkan ketahanan

pada temperatur tinggi

Founding atau Pengecoran adalah proses pembentukan objek logam

dengan melelehkan logam dan menuangkannya kedalam cetakan.

Foundry adalah istilah resmi untuk founding, atau proses produksi

pengecoran. Coran terbentuk saat logam cair mengalami solidifikasi di

bentuk yang diinginkan

PENGECORAN

Penelitian wu uying dkk, (2008) tentang memodifikasi pengaruh Ni–38 wt.%Si pada Al–12 wt.%Si alloy. Penambahan Ni dan Si dapat merubah Si primer menjadi presipitate dalam struktur mikro Al-12wt.% Si alloy. penambahan Ni-38 wt.% Si yang menurunkan tingkat pendinginan dan pembentukan inti yang heterogen dari paduan Al-12wt.% Si.

Hashem dkk, (2014) meneliti karakterisasi paduan Al-si pada piston dengan penambahan Ni dan partikel nano Al2O3. Penambahan Ni cenderung membentuk struktur mikro. Semakin tinggi Ni maka strukturmikro yang terbentuk semakin banyak yang berarti semakin rapat. Kekuatan tarik meningkat dengan penambahan 5 % Ni. Penambahan Ni memberikan efek pengecilan matriks Al-Si dan meningkatkan ductiltydari paduan tersebut.

KAJIAN PENELITIAN SEBELUMNYA

METODE PENELITIAN

DIAGRAM ALIR PENELITIAN

Persiapan Alat dan Bahan

Mulai

Paduan Aluminium-Silikon dengan penambahan 0; 0,2; 0,4; 0,6; 0,8

wt% Ni

Prose Peleburan Pada Temperatur 1450 C Dengan Holding Time 1

jam

Proses Pendinginan Paduan

Pembongkaran Produk Coran

Uji Kekerasan

Analisa Data dan

Kesimpulan

Selesai

Uji MetalografiUji XRDUji EDX

BAHAN

ALUMINIUM-SILIKON INGOT dengan Kadar 10,5% Si

NIKEL INGOT dengan Kadar 97,2 %

Alat-alat penilitian

TIMBANGAN DIGITAL

KRUS

KIKIR GERGAJI TANGAN

KERTAS AMPLAS

GERGAJI MESIN

TUNGKU

• Mengidentifikasi Komposisi kimia dan Unsur pada material hasil pengecoran

Uji

EDX

• X-ray Difractometer• Mengidentifikasi Fasa yang terbentuk

pada hasil pengecoran

Uji

XRD

Pengujian

• Mengukur Kekerasan Pada Material hasil pengecoran

Uji Kekerasan

• Melihat Struktur Mikro Logam hasil pengecoran

Uji Metalografi

RANCANGAN PENELITIANMaterial Pengujian

Al-Si (wt%)

Nikel (wt%)

Sample Uji EDX Uji XRDUji

Kekerasan Uji metalografi

100 0 AlSi-0Ni YA YA YA YA

99,8 0,2 AlSi-0,2Ni YA YA YA YA

99,6 0.4 AlSi-0,4Ni YA YA YA YA

99,4 0,6 AlSi-0,6Ni YA YA YA YA

99,2 0,8 AlSi-0,6Ni YA YA YA YA

Hasil coran Al 10,5Si dengan penambahan (a) 0, (b) 0,2 , (c) 0,4, (d) 0,6 (e) 0,8 %wt Ni

Uji Komposisi Hasil Coran Paduan Al-Si-Ni

Spesimen Al Si Ni Pengotor

AlSi-0Ni 85.38 14.62 - -

AlSi-0,2Ni 70.17 21.72 1.98 6.14

AlSi-0,4Ni 79.22 18.73 2.05 -

AlSi-0,6Ni 78.73 11.81 3.3 6.16

AlSi-0,8Ni 67.29 13.33 4.78 14.6

Pengujian XRD Hasil Coran Al-Si-Ni

Pegujian Sifat Kekerasan (Harness Test)

Spesimen HB

AlSi-0Ni 90.96 ± 5.42

AlSi-0,2Ni 95.22 ± 3.68

AlSi-0,4Ni 103 ± 9.48

AlSi-0,6Ni 105 ± 8.597

AlSi-0,8Ni 112.4 ± 9.13

Nilai Kekerasan Paduan Al-Si dengan Penambahan Nikel

STRUKTUR MIKRO

Gambar Struktur Mikro Paduan (a) AlSi-0Ni (b) AlSi-0,2Ni (c) AlSi-0,4Ni (d) AlSi-0,6Ni (e) AlSi-0,8Ni

Silikon

Silikon

α- Aluminiumα- Aluminium

Eutektik

Eutektik

b

α- Aluminium

SilikonEutektik

α- Aluminium

Silikon

Eutektik

α- Aluminium

SilikonEutektik

c d

Kesimpulan1. Penambahan nikel pada paduan Al-10,5%Si

menaikkan nilai kekerasan. Nilai rata-ratakekerasan tertinggi terdapat pada hasil corandengan 0,8 wt% Ni yaitu 112,4 HB, sedangkan nilaiterendah terdapat pada hasil coran dengan 0 wt% Niyaitu 90,96 HB.

2. Penambahan Nikel pada paduan Al-10,5%Si dapatmempengaruhi bentuk morfologi struktur mikro.Silikon primer semakin berkurang denganpenambahan % berat nikel.